DE10006472A1 - Fuel cell block - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Brennstoffzellenblock, der eine Anzahl von Brennstoffzellen in einem Brennstoffzel lenstapel sowie eine Betriebsgaszuleitung umfasst.The invention relates to a fuel cell block, which is a number of fuel cells in a fuel cell lenstapel and an operating gas supply line includes.
Es ist bekannt, dass bei der Elektrolyse von Wasser die Was sermoleküle durch elektrischen Strom in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) zerlegt werden. In einer Brennstoffzelle läuft u. a. dieser Vorgang in umgekehrter Richtung ab. Durch eine elektrochemische Verbindung von Wasserstoff und Sauer stoff zu Wasser entsteht elektrischer Strom mit hohem Wir kungsgrad und, wenn als Brenngas reiner Wasserstoff einge setzt wird, ohne Emission von Schadstoffen und Kohlendioxid (CO2). Auch mit einem technischen Brenngas, beispielsweise Erdgas oder Kohlegas und mit Luft anstelle von reinem Sauer stoff, wobei die Luft zusätzlich mit Sauerstoff angereichert sein kann, erzeugt eine Brennstoffzelle deutlich weniger Schadstoffe und weniger Kohlendioxid als andere Energieerzeu ger, die mit fossilen Energieträgern arbeiten.It is known that in the electrolysis of water, the water molecules are broken down into hydrogen (H 2 ) and oxygen (O 2 ) by electric current. In a fuel cell, this process takes place in the opposite direction. An electrochemical combination of hydrogen and oxygen to water creates electrical power with a high degree of efficiency and, if pure hydrogen is used as the fuel gas, without emission of pollutants and carbon dioxide (CO 2 ). Even with a technical fuel gas, such as natural gas or coal gas and with air instead of pure oxygen, where the air can also be enriched with oxygen, a fuel cell generates significantly fewer pollutants and less carbon dioxide than other energy generators that work with fossil fuels.
Die technische Umsetzung des Prinzips der Brennstoffzelle hat zu unterschiedlichen Lösungen, und zwar mit verschiedenarti gen Elektrolyten und mit Betriebstemperaturen zwischen 80°C und 1000°C, geführt. In Abhängigkeit von ihrer Betriebstempe ratur werden die Brennstoffzellen in Nieder-, Mittel- und Hochtemperatur-Brennstoffzellen eingeteilt, die sich wiederum durch verschiedene technische Ausführungsformen voneinander unterscheiden.The technical implementation of the principle of the fuel cell has to different solutions, with different types electrolytes and with operating temperatures between 80 ° C and 1000 ° C. Depending on your operating temperature rature, the fuel cells in low, medium and High-temperature fuel cells divided, which in turn through different technical embodiments of each other differentiate.
Eine einzelne Brennstoffzelle liefert eine Betriebsspannung von maximal 1,1 Volt. Daher wird eine Vielzahl von Brenn stoffzellen aufeinander gestapelt und zu einem Brennstoffzel lenblock zusammengefasst. In der Fachliteratur wird ein sol cher Block auch "Stack" genannt. Durch das In-Reihe-Schalten der Brennstoffzellen des Brennstoffzellenblocks kann die Be triebsspannung einer Brennstoffzellenanlage einige 100 Volt betragen.A single fuel cell supplies an operating voltage of maximum 1.1 volts. Therefore, a variety of focal fabric cells stacked on top of each other and to a fuel cell lenblock summarized. A sol cher block also called "stack". By switching in series the fuel cells of the fuel cell block can be the Be drive voltage of a fuel cell system some 100 volts be.
Bei einem Brennstoffzellenblock sind in abwechselnder Reihen folge verschiedene Bauelemente aufeinandergestapelt. Solche Bauelemente sind beispielsweise eine Elektrolyt-Elektroden- Einheit und eine bipolare Platte. Je nach Ausführungsform des Brennstoffzellenblocks befinden sich zwischen einer Elektro lyt-Elektroden-Einheit und einer bipolaren Platte weitere Bauelemente, wie beispielsweise Druckkissen, elektrisch lei tende Schichten oder Dichtungen. In Abhängigkeit von der Art der Brennstoffzellen ist die bipolare Platte beispielsweise als eine Verbundleiterplatte oder als ein Temperierelement ausgestaltet, das aus zwei aufeinandergestapelten Platten mit einem dazwischenliegenden Kühl- oder Heizwasserraum besteht.In a fuel cell block are in alternating rows follow different components stacked on top of each other. Such Components are, for example, an electrolyte electrode Unit and a bipolar plate. Depending on the embodiment of the Fuel cell blocks are located between an electrical system lyt electrode unit and a bipolar plate further Components such as pressure pads, electrically lei layers or seals. Depending on the type the fuel cell is the bipolar plate, for example as a composite circuit board or as a temperature control element designed with two stacked plates there is an intermediate cooling or heating water room.
Die Brennstoffzellen eines Brennstoffzellenblocks werden wäh rend ihres Betriebs mit Betriebsgasen - also wasserstoffhal tigem Gas und sauerstoffhaltigem Gas - versorgt. Manche Aus führungsformen von Niedertemperatur-Brennstoffzellen, insbe sondere Brennstoffzellen mit Polymer-Elektrolyt-Membranen (PEM-Brennstoffzellen), benötigen zum Betrieb befeuchtete Be triebsgase. Diese Betriebsgase werden in einer geeigneten Einrichtung, wie beispielsweise einem Flüssigkeitsringver dichter oder anderen Befeuchtern auf die Temperatur des Brennstoffzellenblocks aufgeheizt und mit Wasserdampf gesät tigt.The fuel cells of a fuel cell block are selected operating them with operating gases - i.e. hydrogen gas and oxygen-containing gas - supplied. Some out management forms of low-temperature fuel cells, esp special fuel cells with polymer electrolyte membranes (PEM fuel cells) require humidified Be for operation driving gases. These operating gases are in a suitable Device such as a liquid ring valve denser or other humidifiers to the temperature of the Fuel cell blocks heated up and sown with steam does.
Werden die Betriebsgase durch lange Betriebsgaszuleitungen vom Befeuchter zum Brennstoffzellenblock geleitet, so kann auf diesem Weg die Temperatur eines befeuchteten Betriebsga ses durch Wärmeverlust an die Umgebung sinken. Dies führt zur Kondensation von Wasser. Bei großen Massenströmen, langen Leitungen und großen Oberflächen der Leitungen, wie dies bei spielsweise in Brennstoffzellenblöcken der Fall ist, die mit Luft als sauerstoffhaltigem Betriebsgas betrieben werden, können so erhebliche Mengen an flüssigem Wasser anfallen. Dieses Wasser wird mit dem Betriebsgas zum Brennstoffzellen block transportiert und läuft bevorzugt in die in Strömungs richtung des Betriebsgases gesehen zuerst angeordneten Zel len. Bei ausreichend großer Menge kann das Wasser den Gasaus tausch und somit die elektrochemische Verbindung von Wasser stoff und Sauerstoff in diesen Zellen behindern und damit die Leistung dieser Zellen beeinträchtigen.Are the operating gases through long operating gas supply lines from the humidifier to the fuel cell block, so can this way the temperature of a humidified operating aisle due to heat loss to the environment. This leads to Condensation of water. With large mass flows, long ones Lines and large surfaces of the lines, like this at is the case for example in fuel cell blocks with Air as an operating gas containing oxygen, considerable amounts of liquid water can be generated. This water becomes fuel cells with the operating gas block transports and runs preferentially in the flow Direction of the operating gas seen first arranged Zel len. If the amount is sufficient, the water can release the gas exchange and thus the electrochemical connection of water hinder substance and oxygen in these cells and thus the Affect the performance of these cells.
In Brennstoffzellenanlagen, die in Fahrzeuge integriert wer den sollen, ist es nicht immer möglich, den Befeuchter und den Brennstoffzellenblock räumlich so nahe beieinander einzu bauen, dass keine oder nur vernachlässigbare Kondensation auftritt. Meistens sind die Einbauräume vorgegeben. Die Kom ponenten der Brennstoffzellenanlage, also auch Befeuchter und ein oder mehrere Brennstoffzellenblöcke, müssen im vorhan denen Einbauraum so verteilt werden, dass Randbedingungen, wie Gewichtsverteilung im Fahrzeug, Ein- und Ausbauräume und Zugänglichkeit für die Wartung beachtet werden müssen. Damit kommt es gegebenenfalls zu einer Interessenkollision, die das Funktionieren der Brennstoffzellenanlage infrage stellen kann.In fuel cell systems that are integrated into vehicles it is not always possible to use the humidifier and to move the fuel cell block so close together build that no or negligible condensation occurs. The installation spaces are usually specified. The Com components of the fuel cell system, including humidifiers and one or more fuel cell blocks must exist in the which installation space are distributed so that boundary conditions, such as weight distribution in the vehicle, installation and removal spaces and Accessibility for maintenance must be observed. In order to There may be a conflict of interest that the Question the functioning of the fuel cell system can.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Brennstoffzellenblock an zugeben, bei dem die Funktion der Brennstoffzellen nicht durch Kondenswasser beeinträchtigt wird.The object of the invention is to provide a fuel cell block admit that the function of the fuel cells is not is affected by condensation.
Diese Aufgabe wird durch einen Brennstoffzellenblock gelöst, der eine Anzahl von Brennstoffzellen in einem Brennstoffzel lenstapel sowie eine Betriebsgaszuleitung umfasst, und der erfindungsgemäß einen von der Betriebsgaszuleitung abzwei genden Kondenswasserabscheider aufweist.This task is solved by a fuel cell block, which is a number of fuel cells in a fuel cell lenstapel and an operating gas supply line, and the according to the invention one from the operating gas supply line the condensate separator.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass bei einer langen Betriebsgaszuleitung vom Befeuchter zum Brennstoffzel lenblock die Kondensation von Wasser aus dem Betriebsgas nur mit großem Aufwand, beispielsweise durch die Wärmeisolierung und Heizung der betroffenen Leitungen, verhindert werden kann. Um den Wirkungsgrad des Brennstoffzellenblocks nicht zu schmälern, kommt eine solche Lösung nicht in Betracht. Eine günstigere Lösung stellt das Abführen des Kondenswassers dar. Dies geschieht besonders einfach durch eine Kondenswasserab leitung, die zwischen dem Befeuchter und dem Brennstoffzel lenblock von der Betriebsgaszuleitung abzweigt.The invention is based on the consideration that at a long operating gas supply line from the humidifier to the fuel cell lenblock the condensation of water from the process gas only with great effort, for example through thermal insulation and heating of the affected lines can be prevented can. In order not to increase the efficiency of the fuel cell block such a solution is out of the question. A a cheaper solution is to remove the condensed water. This is done particularly easily by removing condensation line between the humidifier and the fuel cell lenblock branches off from the process gas supply line.
Eine solche Lösung bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass die Brennstoffzellenanlage, deren Bestandteil der Brennstoff zellenblock ist, eine weitere Leitung aufweist. Da eine Brennstoffzellenanlage in einem Fahrzeug auf engstem Raum un tergebracht werden muss und eine solche Anlage eine Vielzahl von Rohren, Schläuchen, Verbindungselementen und Ventilen um fasst, stellt jede zusätzlich Leitung einen nicht unerhebli chen Nachteil dar.However, such a solution has the disadvantage that the fuel cell system, the component of which is fuel is cell block, has another line. There one Fuel cell system in a vehicle in a confined space must be brought and such a plant a variety of pipes, hoses, connecting elements and valves grips, each additional line represents a not inconsiderable Chen disadvantage.
Daher geht die Erfindung von der weiteren Überlegung aus, dass die Integration der Kondenswasserableitung in den Brenn stoffzellenblock den Nachteil einer zusätzlichen Leitung um geht. Diese Kondenswasserableitung ist hierbei beispielsweise Bestandteil eines Kondenswasserabscheiders, der neben der Kondenswasserableitung noch weitere Elemente umfasst. Der Kondenswasserabscheider kann aber auch alleine durch die Kon denswasserableitung gebildet sein. Ein auf diese Weise als Bestandteil des Brennstoffzellenblocks ausgestalteter Kon denswasserabscheider bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass er an einer Stelle der Betriebsgaszuleitung angeschlos sen ist, an der die Betriebsgasleitung die Temperatur des Brennstoffzellenblocks hat. "Angeschlossen" bedeutet hierbei, dass der Kondenswasserabscheider mit der Betriebsgaszuleitung in der Weise verbunden ist, dass das Kondenswasser von der Betriebsgaszuleitung in den Kondenswasserabscheider fließen kann.Therefore, the invention is based on the further consideration that the integration of condensate drainage into the burner cell block the disadvantage of an additional line goes. This condensate drainage is, for example Part of a condensate separator, which in addition to the Condensate drainage includes other elements. The Condensate separators can also be used alone through the con drainage must be formed. One this way as Part of the fuel cell block designed Kon The water separator has the further advantage that it is connected to a point in the process gas supply line is at which the operating gas line the temperature of the Has fuel cell blocks. "Connected" here means that the condensate separator with the operating gas supply line is connected in such a way that the condensation water from the Operating gas supply line flow into the condensate separator can.
Bei der weiteren Führung der Brenngaszuleitung zu den einzel nen Brennstoffzellen bleibt die Betriebsgaszuleitung auf der konstanten Temperatur des Brennstoffzellenblocks, weshalb keine weitere Kondensation von Wasser aus dem befeuchteten Betriebsgas erfolgt. Hierdurch ist gewährleistet, dass der Kondenswasserabscheider die gesamte Menge des Kondenswassers aus dem Betriebsgas abscheidet und im wesentlichen kein Kon denswasser in die Brennstoffzellen gelangen kann. Hierdurch wird eine Beeinträchtigung der Funktion der Brennstoffzellen durch Kondenswasser wirksam vermieden.In the further routing of the fuel gas supply line to the individual The fuel gas supply line remains on the fuel cells constant temperature of the fuel cell block, which is why no further condensation of water from the humidified Operating gas takes place. This ensures that the Condensate separator the total amount of condensed water separates from the process gas and essentially no con water can get into the fuel cells. Hereby becomes an impairment of the function of the fuel cells effectively avoided by condensation.
Die Abscheidung des Kondenswassers aus der Betriebsgaszulei tung geschieht zum Beispiel in der Weise, dass die Kondens wasserableitung wie ein Straßengully das Kondenswasser aus der Betriebsgaszuleitung aufnimmt. Das Kondenswasser wird durch die Kondenswasserableitung hindurchgeleitet, eventuell in einem Kondenswassersammelraum des Kondenswasserabscheiders zwischengelagert und anschließend aus dem Kondenswasserab scheider fortgeleitet.The separation of the condensed water from the operating gas supply tion occurs, for example, in such a way that the condensation water drainage like a street drain the condensate of the process gas supply line. The condensed water will passed through the condensate drain, possibly in a condensate collector of the condensate separator temporarily stored and then removed from the condensed water Scheider forwarded.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Kondens wasserableitung in einem plattenförmigen Bauelement angeord net und das Bauelement in den Brennstoffzellenstapel integ riert. Ein Brennstoffzellenblock weist eine Vielzahl von plattenförmigen Bauelementen auf. Solche plattenförmigen Bau elemente beherbergen Betriebsgasräume, in denen die Betriebs gase entlang der Elektrolyt-Elektroden-Einheit strömen kön nen, einen oder mehrere Kühlwasserräume und eine Vielzahl von Kanälen zur Zu- und Ableitung von Betriebsgasen und Kühlwas ser. Ohne großen Aufwand kann ein solcher Kanal und/oder Raum innerhalb eines plattenförmigen Bauelements derart umgestal tet werden, dass Kanal und/oder Raum als ein Kondenswasserab scheider fungieren. Bevorzugt werden solche Kanäle und oder Räume verwendet, die im normalen Betrieb des Brennstoffzel lenblocks ansonsten ohne Funktion sind. Hierdurch wird für die Ausgestaltung des Kondenswasserabscheiders kein zusätzli ches plattenförmiges oder sonstiges Bauelement innerhalb des Brennstoffzellenblocks benötigt. Es wird daher weder die Komplexität der Brennstoffzellenanlage erhöht noch das Volumen des Brennstoffzellenblocks vergrößert.In an advantageous embodiment of the invention, the condensation water drainage arranged in a plate-shaped component net and the component in the fuel cell stack integ riert. A fuel cell block has a variety of plate-shaped components. Such plate-shaped construction elements house operating gas rooms in which the operating gases can flow along the electrolyte electrode unit nen, one or more cooling water rooms and a variety of Channels for the supply and discharge of process gases and cooling water ser. Such a channel and / or room can be set up with little effort reshaped within a plate-shaped component that the channel and / or room drain off as condensation act separator. Such channels and or are preferred Rooms used in the normal operation of the fuel cell lenblocks are otherwise without function. This will make for the design of the condensate separator no additional ches plate-shaped or other component within the Fuel cell blocks needed. It therefore does not add complexity the fuel cell system increases the volume of the fuel cell block enlarged.
Mit Vorteil ist das Bauelement eine Anschlussplatte des Brennstoffzellenblocks. Die Anschlussplatte begrenzt den Brennstoffzellenstapel des Brennstoffzellenblocks und ist mit Anschlüssen für die Versorgung des Brennstoffzellenstapels mit Betriebsgas und Kühl- oder Heizwasser versehen. Die Be triebsgaszuleitung läuft vom Befeuchter zum Brennstoffzellen block, durch die Anschlussplatte hindurch zu den einzelnen Brennstoffzellen. Die Integration des Kondenswasserabschei ders in die Anschlussplatte ist ohne wesentliche Vergrößerung des Volumens des Brennstoffzellenblocks durchführbar. Mit ähnlichem Vorteil lässt sich der Kondenswasserabscheider auch in eine Trennplatte integrieren, die zwei Bereiche des Brenn stoffzellenblocks voneinander trennt.The component is advantageously a connection plate of the Fuel cell blocks. The connection plate limits the Fuel cell stack of the fuel cell block and is with Connections for the supply of the fuel cell stack provided with operating gas and cooling or heating water. The Be the gas supply line runs from the humidifier to the fuel cells block, through the connection plate to the individual Fuel cells. The integration of the condensate separator in the connection plate is without substantial enlargement of the volume of the fuel cell block feasible. With The condensate separator has a similar advantage integrate into a partition plate, the two areas of the focal separates fabric cell blocks from each other.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung verläuft der Kondenswasserabscheider entlang einer Thermokarte. Eine Ther mokarte ist eine Heiz- oder Kühlkarte, und dient der Tempera turregulierung innerhalb des Brennstoffzellenblocks. Bei üb lichen Brennstoffzellen ist die Thermokarte von denjenigen Gasräumen benachbart, durch die die Betriebsgase während des Betriebs der Brennstoffzellen hindurch und an der Elektrolyt- Elektroden-Einheit entlang strömen. Die in Stapelrichtung des Brennstoffzellenstapels gesehen erste Thermokarte ist von ei nem Gasraum benachbart, an den keine Elektrolyt-Elektroden- Einheit grenzt. Durch diesen Gasraum strömt sinnvollerweise kein Betriebsgas, da es durch die fehlende Elektrolyt-Elek troden-Einheit keine elektrochemische Reaktion eingehen kann. Der Gasraum ist daher ohne Funktion. Dieser Gasraum mit sei nen Anschlüssen zur Betriebsgaszuleitung kann somit ohne Leistungsverlust des Brennstoffzellenblocks als Kondenswas serabscheider verwendet werden. Bei einer solchen Ausgestal tung durchströmt das Kondenswasser einen analogen Weg wie das Betriebsgas in der benachbarten Brennstoffzelle. In a further embodiment of the invention, the Condensate separator along a thermal card. A Ther mokarte is a heating or cooling card and is used for tempera door regulation within the fuel cell block. When practicing Lichen fuel cells is the thermal card of those Adjacent gas spaces through which the operating gases during the Operation of the fuel cells through and on the electrolyte Flow along the electrode unit. The stacking direction of the Fuel cell stack seen first thermal card is from egg adjacent to a gas space to which no electrolyte electrode Unity borders. It makes sense to flow through this gas space no operating gas, as it is due to the lack of electrolyte elec troden unit can not undergo an electrochemical reaction. The gas space therefore has no function. This gas room with be Connections to the operating gas supply line can thus be made without Loss of performance of the fuel cell block as condensed water can be used. With such a configuration tion flows through an analog path like that Operating gas in the neighboring fuel cell.
Zweckmäßigerweise ist der Kondenswasserabscheider in Strö mungsrichtung des Betriebsgases gesehen vor der ersten Brenn stoffzelle an die Betriebsgaszuleitung angeschlossen. Bei ei nem derart angeordneten Kondenswasserabscheider ist gewähr leistet, dass das Kondenswasser, das in der Betriebsgaszulei tung zwischen dem Befeuchter und dem Brennstoffzellenblock auskondensiert ist, nicht in die erste Brennstoffzelle gelan gen kann, sondern schon auf dem Weg zur ersten Brennstoff zelle vom Kondenswasserabscheider aufgenommen wird.The condensate separator is expediently in flow Direction of the operating gas seen before the first Brenn fuel cell connected to the process gas supply line. With egg Nem condensate separator arranged in this way is guaranteed ensures that the condensed water in the operating gas supply between the humidifier and the fuel cell block is condensed, not in the first fuel cell but on the way to the first fuel cell is picked up by the condensate separator.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Kondenswasserabscheider eine Gassperre. Ein ohne eine Gassperre ausgestalteter Kondenswasserabscheider weist den Nachteil auf, dass eine gewisse Menge Betriebsgas seinen Weg nicht in die Brennstoffzellen, sondern via Kondenswasserab scheider durch den Brennstoffzellenblock hindurch nimmt. Eine Gassperre im Kondenswasserabscheider verhindert oder redu ziert einen solchen durch den Kondenswasserabscheider strö menden parasitären Gasstrom. Die Gassperre kann eine aktive oder eine passive Gassperre sein.In a further advantageous embodiment of the invention comprises the condensate separator has a gas barrier. One without one Gas barrier designed condensate separator has the Downside is that a certain amount of process gas makes its way not into the fuel cells, but via condensed water separator through the fuel cell block. A Gas lock in the condensate separator prevented or reduced adorns such through the condensate separator parasitic gas flow. The gas barrier can be an active one or be a passive gas barrier.
Als aktive Gassperre eignet sich ein im Kondenswasserabschei der angeordnetes Ventil, das nur im geöffneten Zustand Kon denswasser durchlässt. Im geschlossenen Zustand staut das Ventil das Kondenswasser oberhalb des Ventils auf. Im Betrieb des Brennstoffzellenblocks wird das Ventil periodisch geöff net und geschlossen und somit das Kondenswasser portionsweise abgeleitet. Wird immer nur so viel Kondenswasser durch das Ventil gelassen, dass ein Rest von Kondenswasser oberhalb des Ventils verbleibt, wird ein Durchströmen des Kondenswasserab scheiders von einem parasitären Gasstrom wirksam vermieden. Das Abtasten der Kondenswassermenge oberhalb des Ventils kann durch einen Sensor erfolgen.A condensate separator is suitable as an active gas barrier the arranged valve, which only in the open state Kon permeable water. This jams when closed Valve the condensed water above the valve. Operational of the fuel cell block, the valve is opened periodically net and closed and thus the condensed water in portions derived. Is only ever so much condensed water through that Valve left that a residue of condensed water above the If the valve remains, the condensed water will flow through effectively avoided by a parasitic gas flow. Scanning the amount of condensed water above the valve can done by a sensor.
Als passive Gassperre eignet sich beispielsweise eine Veren gung innerhalb des Kondenswasserabscheiders, ein Sieb oder ein Filter. Eine solche Gassperre vermindert den parasitären Gasstrom. Der Gasstrom kann durch die Art des Siebes, Filters oder der Verengung auf eine festgelegte Menge eingestellt werden. Der parasitäre Gasstrom kann auch zum Vorteil dienen, da er das Kondenswasser auf dem ihm vorbestimmten Weg weiter drückt. Eine gasdichte passive Gassperre ist beispielsweise ein sogenannter "Knick". In einem solchen Knick, wie er in jedem Waschbeckensiphon zu finden ist, steht durch eine S- förmige Anordnung einer Wasserleitung immer eine gewisse Men ge Wasser. Dieses Wasser verschließt den Kondenswasserab scheider gasdicht und verhindert somit ein Durchströmen des Kondenswasserabscheiders mit Betriebsgas.A Veren, for example, is suitable as a passive gas barrier supply inside the condensate separator, a strainer or a filter. Such a gas barrier reduces the parasitic one Gas flow. The gas flow can be determined by the type of sieve, filter or the constriction is set to a predetermined amount become. The parasitic gas flow can also be used to advantage since he continues the condensed water on the path predetermined for him presses. A gas-tight passive gas barrier is for example a so-called "kink". In such a kink as he did in Every sink siphon can be found is indicated by an S- shaped arrangement of a water pipe always a certain menu ge water. This water seals off the condensed water separator gas-tight and thus prevents flow through the Condensate separator with operating gas.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung wird erreicht, indem der Kondenswasserabscheider an einem Wassersammelbehälter ange schlossen ist. Der Ausgang des Kondenswasserabscheiders mün det somit in eine Leitung, die zu dem Wassersammelbehälter führt oder direkt in den Sammelbehälter. Ein solcher Wasser sammelbehälter ist in einer Brennstoffzellenanlage, die mit befeuchteten Betriebsgasen arbeitet, grundsätzlich vorhanden. Er dient zur Rückführung und Zwischenspeicherung des in den Brennstoffzellen entstehenden Produktwassers. Der Wassersam melbehälter ist in der Regel an den Befeuchter angeschlossen, der Produktwasser als Befeuchtung wieder in die Brennstoff zellen führt. Hierdurch wird auch das Kondenswasser im Was sersammelbehälter gesammelt und den Brennstoffzellen zur Be feuchtung wieder zur Verfügung gestellt.Another advantage of the invention is achieved by the Condensate separator attached to a water collection container is closed. The outlet of the condensate separator mün det thus in a line leading to the water collection container leads or directly into the collection container. Such water The collecting container is in a fuel cell system humidified operating gases works, basically available. It is used for the return and temporary storage of the in the Fuel cells generated product water. The water seed mel container is usually connected to the humidifier, the product water as humidification back into the fuel leads cells. This also causes the condensation in the what collecting container and the fuel cells for loading Moisture provided again.
In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist der Kondens wasserabscheider an eine Betriebsgasableitung angeschlossen. Der Kondenswasserabscheider verbindet somit eine Betriebsgas zuleitung mit einer Betriebsgasableitung und leitet das Kon denswasser aus der Betriebsgaszuleitung unmittelbar in eine Betriebsgasableitung, durch die das Kondenswasser wiederum aus dem Brennstoffzellenblock herausgeführt wird. Während des Betriebs der Brennstoffzellen wird in den Brennstoffzellen durch die elektrochemische Reaktion von Wasserstoff und Sau erstoff Wasser gebildet. Dieses Wasser wird durch die Betriebsgasableitung zusammen mit dem Betriebsgas, das die Brennstoffzellen ohne Reaktion durchströmt, aus dem Brenn stoffzellenblock herausgeführt. In diesen Wasserstrom wird das Kondenswasser aus dem Kondenswasserabscheider hinzuge fügt. Bei einer solchen Ausgestaltung der Erfindung sind kei ne Kanäle oder Leitungen vom Kondenswasserabscheider zu einem Wassersammelbehälter notwendig. Dies vereinfacht den Aufbau und reduziert das Volumen des Brennstoffzellenblocks,In a preferred embodiment of the invention, the condensate water separator connected to a process gas discharge line. The condensate separator thus connects an operating gas supply line with an operating gas discharge line and conducts the con water from the operating gas supply line directly into a Operating gas discharge through which the condensed water in turn is led out of the fuel cell block. During the Operation of the fuel cells is in the fuel cells through the electrochemical reaction of hydrogen and sow water formed. This water is discharged through the process gas along with the process gas that the Flows through fuel cells without reaction from the burner led out fabric cell block. In this stream of water add the condensed water from the condensed water separator adds. In such an embodiment of the invention are not ne channels or lines from the condensate separator to one Water collection container necessary. This simplifies the structure and reduces the volume of the fuel cell block,
Zweckmäßigerweise ist in der Betriebsgaszuleitung eine Kon denswasserbarriere angeordnet. Diese Barriere sorgt dafür, dass das in der Betriebsgaszuleitung strömende Kondenswasser nicht über die Öffnung der Kondenswasserableitung des Kon denswasserabscheiders vorbei und weiter in die Brennstoffzel len strömt. Die Kondenswasserbarriere ist beispielsweise als eine Schwelle in der Betriebsgaszuleitung ausgebildet, die den Fluss des Kondenswassers hemmt. Innerhalb des Brennstoff zellenblocks wird die Betriebsgaszuleitung durch Öffnungen in den plattenförmigen Elementen des Brennstoffzellenblocks ge bildet. Durch eine Verengung der Öffnung in einem Element ge genüber den Öffnungen der benachbarten Elemente entsteht eine Schwelle, die als Kondenswasserbarriere wirkt. Auf diese durch einfache bauliche Maßnahmen zu realisierende Weise wird der Weiterfluss des Kondenswassers durch die Brenngaszulei tung gestoppt.A con is expediently in the operating gas supply line water barrier arranged. This barrier ensures that the condensed water flowing in the operating gas supply line not through the opening of the condensate drainage of the con over and into the fuel cell len flows. The condensation barrier is, for example, as a threshold is formed in the operating gas supply line, the inhibits the flow of condensed water. Inside the fuel the operating gas supply line through openings in the plate-shaped elements of the fuel cell block ge forms. By narrowing the opening in one element one is created opposite the openings of the neighboring elements Threshold that acts as a condensation barrier. To this can be realized by simple structural measures the further flow of the condensed water through the fuel gas feed tion stopped.
Alternativ wird die Kondenswasserbarriere durch ein Blech ei ner Thermokarte gebildet. Eine Thermokarte umfasst in der Re gel zwei zusammengefügte Bleche, die zwischen sich einen Heiz- bzw. Kühlwasserraum bilden. Eins oder beide dieser Ble che können so geführt sein, dass sie in die Betriebsgaszulei tung hineinragen und somit die Kondenswasserbarriere bilden. Sie hindern, ähnlich einer Staumauer, das Kondenswasser am Weiterfluss durch die Betriebsmittelzuleitung.Alternatively, the condensate barrier is egg by a sheet ner thermal card formed. A thermal card includes in the Re gel two sheets joined together, one between them Form heating or cooling water room. One or both of these ble che can be guided so that they in the operating gas supply protrude and thus form the condensation water barrier. Similar to a dam, they prevent condensation from Continued flow through the equipment supply line.
Zweckmäßigerweise ist die Kondenswasserbarriere zwischen dem Anschluss des Kondenswasserabscheiders an die Betriebsmittelzuleitung und der in Strömungsrichtung des Betriebsgases ge sehen folgenden Brennstoffzelle angeordnet. Das Kondenswasser wird mit dem Betriebsgasstrom in den Brennstoffzellenblock hineingedrückt. Bei einer Kondenswasserbarriere unmittelbar hinter der Öffnung des Kondenswasserabscheiders in die Be triebsgaszuleitung - oder zumindest noch in Strömungsrichtung vor der nächstfolgenden Brennstoffzelle - wird das an der Öffnung vorbeigelaufene Kondenswasser aufgestaut. Es fließt dann in die Öffnung zurück. Es wird hierdurch wirksam verhin dert, dass das Kondenswasser am Kondenswasserabscheider vor bei und in die nachfolgende Brennstoffzelle fließt.The condensate barrier between the Connection of the condensate separator to the equipment supply line and the ge in the flow direction of the operating gas see the following fuel cell arranged. The condensed water with the operating gas flow into the fuel cell block pushed in. Immediately with a condensation barrier behind the opening of the condenser in the Be drive gas supply line - or at least in the direction of flow before the next fuel cell - will that be at the Condensate that has run past the opening. It flows then back into the opening. This effectively prevents it changes that the condensation on the condensate separator flows into and into the subsequent fuel cell.
Ein weiterer Vorteil lässt sich dadurch erreichen, dass die Brennstoffzellen PEM-Brennstoffzellen sind. PEM-Brennstoff zellen werden bei einer niedrigen Betriebstemperatur von etwa 80°C betrieben, weisen ein günstiges Überlastverhalten und eine hohe Lebensdauer auf. Außerdem zeigen sie ein günstiges Verhalten bei schnellen Lastwechseln und sind mit Luft sowie auch mit reinem Sauerstoff betreibbar. Alle diese Eigenschaf ten machen PEM-Brennstoffzellen besonders geeignet für eine Anwendung im mobilen Bereich, wie beispielsweise für den An trieb von Fahrzeugen verschiedenster Art.Another advantage can be achieved that the Fuel cells are PEM fuel cells. PEM fuel cells grow at a low operating temperature of around Operated at 80 ° C, have a favorable overload behavior and a long service life. They also show a cheap one Behavior with rapid load changes and are with air as well can also be operated with pure oxygen. All of these properties PEM fuel cells are particularly suitable for one Application in the mobile area, such as for the An driven by vehicles of all kinds.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von 3 Figu ren näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are shown in FIG ren explained in more detail. Show it:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Brennstoffzellenblock in schematischer Darstellung; Figure 1 is a section through a fuel cell block in a schematic representation.
Fig. 2 einen weiteren Schnitt durch einen Brennstoffzellen block in schematischer Darstellung; Figure 2 shows a further section through a fuel cell block in a schematic representation.
Fig. 3 einen weiteren Schnitt durch einen Brennstoffzellen block in schematischer Darstellung. Fig. 3 shows a further section through a fuel cell block in a schematic representation.
Fig. 1 zeigt einen Brennstoffzellenblock 1, eine daran ange schlossene Betriebsgaszuleitung 2 und einen Befeuchter 3. Fig. 1 shows a fuel cell block 1 , an attached operating gas supply line 2 and a humidifier 3rd
Während des Betriebs des Brennstoffzellenblocks strömt Be triebsgas 4, beispielsweise Luft oder wasserstoffhaltiges (H2) Gas in den Befeuchter 3. Der Befeuchter 3 ist mit Wasser 5 bis zu einem vorgesehenen Niveau gefüllt. Im Befeuchter 3 wird das Betriebsgas 4 erwärmt und bis zur Sättigung mit Was ser befeuchtet. Das Betriebsgas 4 strömt anschließend aus den Befeuchter 3 in die Betriebsgaszuleitung 2. Während des Durchströmens der Betriebsgaszuleitung 2 kühlt das Betriebs gas 4 ab, wodurch Kondenswasser 6 aus dem Betriebsgas 4 aus kondensiert.During operation of the fuel cell block, operating gas 4 , for example air or hydrogen-containing (H 2 ) gas, flows into the humidifier 3 . The humidifier 3 is filled with water 5 to an intended level. In the humidifier 3 , the operating gas 4 is heated and moistened until saturated with what water. The operating gas 4 then flows from the humidifier 3 into the operating gas supply line 2 . During the flow through the operating gas feed line 2 cools the operation from gas 4, whereby condensation water condensed from the process gas 6 from 4.
Durch den Gasstrom des Betriebsgases 4 wird das Kondenswasser 6 in. Richtung zum Brennstoffzellenblock 1 gedrückt. Im Brenn stoffzellenblock 1 angekommen läuft das Kondenswasser 6 von der Betriebsgaszuleitung 2 durch die Kondenswasserableitung 7 in einen Kondenswasserabscheider 8. Das Kondenswasser 6 sam melt sich in einem Sammelraum 11 des Kondenswasserabscheiders 8. Unterhalb des Sammelraums 11 ist eine Gassperre 12 ange ordnet. Die Gassperre 12 des Kondenswasserabscheiders 8 sorgt dafür, dass nur eine geringe Menge Kondenswasser 6 pro Zeit den Sammelraum 11 des Kondenswasserabscheiders 8 verlassen kann. Dies geschieht dadurch, dass die Gassperre 12 den Sam melraum 11 an seinem unteren Ende so verengt, dass nur eine schmale Öffnung zum Verlassen des Sammelraums 11 stehen bleibt. Die Öffnung lässt zusätzlich zum Kondenswasser einen kleinen Betriebsgasstrom durch. Die Öffnung kann jedoch auch so bemessen sein, dass sich am unteren Bereich des Sammel raums 11 das Kondenswasser 6 sammelt, so dass dieser untere Bereich mit Kondenswasser 6 gefüllt ist. Dann strömt kein Be triebsgas 4 durch den Kondenswasserabscheider 8.The condensed water 6 is pressed in the direction of the fuel cell block 1 by the gas flow of the operating gas 4 . Arrived in the fuel cell block 1 , the condensed water 6 runs from the operating gas supply line 2 through the condensed water discharge line 7 into a condensed water separator 8 . The condensed water 6 collects in a collecting space 11 of the condensed water separator 8 . Below the collecting space 11 , a gas barrier 12 is arranged. The gas barrier 12 of the condensation water separator 8 ensures that only a small amount of condensation water 6 can leave the collecting space 11 of the condensation water separator 8 per time. This is done in that the gas barrier 12 narrows the Sam melraum 11 at its lower end so that only a narrow opening for leaving the collecting space 11 remains. In addition to the condensed water, the opening allows a small flow of operating gas to pass through. However, the opening can also be dimensioned such that the condensed water 6 collects at the lower region of the collecting space 11 , so that this lower region is filled with condensed water 6 . Then no operating gas 4 flows through the condensate separator 8 .
Alternativ kann auch die Kondenswasserableitung 7 in ihrem Querschnitt so gewählt sein, dass sie gleichzeitig als Gas sperre dient. Unabhängig davon, wo sich die Gassperre 12 im Kondenswasserabscheider befindet ist keine Niveauregelung des Kondenswassers 6 im Sammelraum 11 nötig. Alternatively, the condensate drain 7 can be selected in its cross section so that it serves as a gas barrier at the same time. Regardless of where the gas barrier 12 is located in the condensate separator, no level control of the condensate 6 in the collecting space 11 is necessary.
Der Kondenswasserabscheider 8 befindet sich in einer An schlussplatte des Brennstoffzellenblocks 1, an die unter an derem auch der Teil der Betriebsgaszuleitung 2 an den Brenn stoffzellenblock 1 angeschlossen ist, die sich außerhalb des Brennstoffzellenblocks befindet.The condensate separator 8 is located in a connection plate to the fuel cell block 1 , to which the part of the operating gas supply line 2 is also connected to the fuel cell block 1 , which is located outside the fuel cell block.
Der Kondenswasserabscheider 8 ist in Strömungsrichtung des Betriebsgases 4 gesehen vor der ersten Brennstoffzelle 14 durch die Kondenswasserableitung 7 an die Betriebsgaszulei tung 2 angeschlossen. Zusammen mit der Kondenswasserbarriere 15, die zwischen dem Anschluss des Kondenswasserabscheiders 8 und der in Strömungsrichtung des Betriebsgases 4 gesehen fol genden Brennstoffzelle 14 angeordnet ist, verhindert er, dass Kondenswasser 6, das in der Betriebsgaszuleitung 2 auskonden siert ist, in die Brennstoffzellen 14 gelangt.The condensate separator 8 is seen in the flow direction of the operating gas 4 in front of the first fuel cell 14 through the condensate drain 7 to the Betriebsgaszulei device 2 . Together with the condensate barrier 15 , which is arranged between the connection of the condensate separator 8 and the fuel cell 14 seen in the flow direction of the operating gas 4 , it prevents condensate 6 , which is condensed in the operating gas supply line 2, from entering the fuel cells 14 .
Der Kondenswasserabscheider 8 ist an eine Betriebsgasablei tung 13 angeschlossen, durch die das Betriebsgas 4 nach Aus tritt aus den Brennstoffzellen 14 den Brennstoffzellenblock 1 verlässt. Das Kondenswasser 6 wird daher der Betriebsgasab leitung 13 zugeleitet und verbindet sich mit dem Produktwas ser, das durch die elektrochemische Reaktion der Betriebsgase 4 in den Brennstoffzellen 14 gebildet wurde. Zum Transport des Kondenswassers 6 durch den Kondenswasserabscheider 8 wird die ohnehin vorhandene Druckdifferenz zwischen der Betriebs gaszuleitung 2 und der Betriebsgasableitung 13 genutzt. Der Transport wird durch das durch den Kondenswasserabscheider 8 strömende Betriebsgas 4 unterstützt.The condensate separator 8 is connected to a Betriebsgasabli device 13 through which the operating gas 4 exits the fuel cell block 1 after leaving the fuel cells 14 . The condensed water 6 is therefore fed to the Betriebsgasab line 13 and connects to the product water that was formed by the electrochemical reaction of the operating gases 4 in the fuel cells 14 . To transport the condensed water 6 through the condensed water separator 8 , the pressure difference between the operating gas supply line 2 and the operating gas discharge line 13 is used. The transport is supported by the operating gas 4 flowing through the condensate separator 8 .
Die Betriebsgaszuleitung 2 ist im Bereich des Brennstoffzel lenblocks 1 als ein Axialkanal ausgestaltete, der parallel zur Stapelrichtung der Brennstoffzellen 14, also parallel zur Achse des Brennstoffzellenblocks 1 verläuft. Die Betriebsgas zuleitung 2 ist dort durch Öffnungen in den plattenförmigen Bauelementen des Brennstoffzellenblocks 1 gebildet. The operating gas feed line 2 is configured in the region of Brennstoffzel lenblocks 1 as an axial channel which, ie parallel to the stacking direction of the fuel cells 14 parallel to the axis of the fuel cell block. 1 The operating gas supply line 2 is formed there by openings in the plate-shaped components of the fuel cell block 1 .
In der Betriebsgaszuleitung 2 befindet sich eine Kondenswas serbarriere 15. Sie verhindert, dass das Kondenswasser 6 vom Strom des Betriebsgases 4 über die Öffnung 7 hinübergeblasen wird und somit in die nachfolgenden Brennstoffzellen 14 ge langen kann. Die Kondenswasserbarriere 15 ist als eine Schwelle ausgestaltet, die das Kondenswasser 6 in der Be triebsgaszuleitung 2 staut.In the operating gas supply line 2 there is a condensation water barrier 15 . It prevents the condensed water 6 from the flow of the operating gas 4 is blown over the opening 7 and thus can ge in the subsequent fuel cells 14 long. The condensate barrier 15 is designed as a threshold that the condensed water 6 in the operating gas supply line 2 is stowed.
In Fig. 2 ist in einer schematischen Schnittdarstellung ein Brennstoffzellenblock 21 dargestellt, der eine Anzahl von Brennstoffzellen 22 in einem Brennstoffzellenstapel sowie ei ne Betriebsgaszuleitung 23 umfasst. Der Brennstoffzellenblock ist zum Betrieb mit Luft ausgelegt, die in einem in Fig. 2 nicht dargestellten Flüssigkeitsringverdichter bis zur Sätti gung mit Wasser angereichert wird. Teile des Wassers konden sieren in der Betriebsgaszuleitung 23 aus und gelangen als Kondenswasser 25 in den Brennstoffzellenblock 21.In FIG. 2 is a schematic sectional view of a fuel cell block 21 is shown, which comprises a number of fuel cells 22 in fuel cell stack, as well as egg ne operating gas lead 23. The fuel cell block is designed for operation with air, which is enriched with water in a liquid ring compressor (not shown in FIG. 2) until saturation. Parts of the water condense in the operating gas supply line 23 and pass as condensed water 25 into the fuel cell block 21 .
Die Luft 24 strömt vom Flüssigkeitsringverdichter durch die Betriebsgaszuleitung 23 in die einzelnen Brennstoffzellen 22, die jeweils eine Elektrolyt-Elektroden-Einheit 26 mit beid seitig angrenzenden Thermokarten 27 umfassen. Die Thermokar ten 27 werden zum Kühlen oder zum Heizen der Brennstoffzellen 22 verwendet. Nach Durchströmen der Brennstoffzellen 22 strömt die Luft durch eine Betriebsgasableitung 30 aus dem Brennstoffzellenblock 21 heraus.The air 24 flows from the liquid ring compressor through the operating gas supply line 23 into the individual fuel cells 22 , each of which comprises an electrolyte electrode unit 26 with thermocards 27 adjoining on both sides. The Thermokar th 27 are used for cooling or heating the fuel cells 22 . After flowing through the fuel cells 22 , the air flows out of the fuel cell block 21 through an operating gas discharge line 30 .
Das mit der Luft 24 in den Brennstoffzellenblock 21 hineinge drückte Kondenswasser 25 strömt durch die Betriebsgaszulei tung 23 und wird größtenteils durch die Kondenswasserablei tung 31 aufgenommen. Ein Teil des Kondenswassers 25 jedoch fließt an der Öffnung vorbei oder über sie hinweg weiter in Richtung Brennstoffzellen 22. Das Kondenswasser 25 wird je doch durch eine Kondenswasserbarriere 33 von den Brennstoff zellen 22 zurückgehalten. Die Kondenswasserbarriere 33 ist als eine Verengung der Betriebsgaszuleitung 23 ausgestaltet, die wie eine Schwelle das Kondenswasser 25 zurückhält. Das Kondenswasser 25 strömt in den Kondenswasserabscheider 32, der in einer Trennplatte des Brennstoffzellenblocks 21 ange ordnet ist, und von dort weiter in einen an den Kondenswas serabscheider 32 angeschlossenen Wassersammelbehälter 34. Der Wassersammelbehälter 34 weist eine Gassperre 35 in Form eines Knicks auf, die das Durchströmen des Kondenswasserabscheiders 32 mit parasitären Betriebsgas verhindert.The pressed with the air 24 into the fuel cell block 21 condensed water 25 flows through the operating gas supply device 23 and is largely taken up by the condensate drainage device 31 . However, part of the condensed water 25 flows past or over the opening in the direction of fuel cells 22 . The condensed water 25 is ever held back by a condensate barrier 33 from the fuel cells 22 . The condensation water barrier 33 is designed as a constriction of the operating gas supply line 23 , which retains the condensation water 25 like a threshold. The condensed water 25 flows into the condensed water separator 32 , which is arranged in a separating plate of the fuel cell block 21 , and from there further into a water collecting container 34 connected to the condensed water separator 32 . The water collecting container 34 has a gas barrier 35 in the form of a kink, which prevents the condensate separator 32 from flowing through with parasitic operating gas.
Der in Fig. 3 in einer schematischen Schnittzeichnung darge stellte Brennstoffzellenblock 41 umfasst einen Stapel von Brennstoffzellen 42, von denen lediglich zwei gezeigt sind, einen Kondenswasserabscheider 43, der zwischen dem Brenn stoffzellenstapel und einer Anschlussplatte 44 angeordnet ist. Die Brennstoffzellen 42 umfassen jeweils eine Elektro lyt-Elektroden-Einheit 45, deren Elektrolyt eine Polymer- Elektrolyt-Membran ist. Die Brennstoffzellen 42 sind PEM- Brennstoffzellen. Außerdem umfassen die Brennstoffzellen 42 beidseitig der Elektrolyt-Elektroden-Einheit jeweils eine Thermokarte 46a, 46b. Die Thermokarten 46a sind als Kühlkar ten ausgestaltet, die Thermokarten 46b als Kühl- und/oder Heizkarten, die sowohl zum Kühlen wie auch zum Heizen ausge legt sind. Der Kondenswasserabscheider 43 umfasst ein Stütz element 47 mit beidseitig angeordneten Thermokarten 46b. Der Kondenswasserabscheider 43 verläuft somit entlang zweier Thermokarten. Er ist durch die Kondenswasserableitung 50 an die Betriebsgaszuleitung 51 angeschlossen. Außerdem ist der Kondenswasserabscheider 43 an eine Betriebsgasableitung 52 angeschlossen.The fuel cell block 41 shown in FIG. 3 in a schematic sectional drawing comprises a stack of fuel cells 42 , only two of which are shown, a condensate separator 43 which is arranged between the fuel cell stack and a connection plate 44 . The fuel cells 42 each comprise an electrolyte electrode unit 45 , the electrolyte of which is a polymer electrolyte membrane. The fuel cells 42 are PEM fuel cells. In addition, the fuel cells 42 each have a thermal card 46 a, 46 b on both sides of the electrolyte electrode unit. The thermal cards 46 a are designed as Kühlkar th, the thermal cards 46 b as cooling and / or heating cards, which are laid out for both cooling and heating. The condensate separator 43 comprises a support element 47 with thermal cards 46 b arranged on both sides. The condensate separator 43 thus runs along two thermal cards. It is connected to the operating gas supply line 51 through the condensate drain 50 . In addition, the condensate separator 43 is connected to an operating gas discharge line 52 .
Während des Betriebs des Brennstoffzellenblocks 41 strömt mit Wasser befeuchtetes Betriebsgas 53 in Form von Wasserstoff (H2), Sauerstoff (O2) oder Luft durch die Betriebsgaszulei tung 51 in den Brennstoffzellenblock 41. Das Betriebsgas 53 führt Kondenswasser 54 mit sich, das ebenfalls durch die Be triebsgaszuleitung 51 in den Brennstoffzellenblock 41 ge langt. Das Kondenswasser 54 wird durch die Kondenswasserab leitung 50 des Kondenswasserabscheiders 43 aufgenommen, strömt entlang der Thermokarten 46b durch den Kondenswasser abscheider 43 und wird im weiteren Verlauf seiner Strömung in die Betriebsgasableitung 52 geführt. Eine der Thermokarten 46b weist ein verlängertes Blech 55 auf, das verhindert, dass das Kondenswasser 54 über die Kondenswasserableitung 50 hin weg strömt und in die Brennstoffzellen 42 gelangt. Das Blech 55 ragt - ähnlich einer Staumauer - in die als Axialkanal ausgestaltete Betriebsgaszuleitung 51 hinein und sperrt somit den in Strömungsrichtung gesehen hinteren Teil des Brenn stoffzellenblocks 41 gegen das Kondenswasser 54 ab. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Funktion der Brennstoffzellen 42 nicht durch Kondenswasser beeinträchtigt wird.During operation of the fuel cell stack 41 flows moistened with water process gas 53 in the form of hydrogen (H 2), oxygen (O 2) or air processing by the Betriebsgaszulei 51 in the fuel cell block 41st The operating gas 53 carries condensed water 54 with it, which also reaches through the operating gas supply line 51 into the fuel cell block 41 . The condensed water 54 is taken up through the condensate line 50 of the condensed water separator 43 , flows along the thermal cards 46 b through the condensed water separator 43 and is guided into the operating gas discharge line 52 in the further course of its flow. One of the thermal cards 46 b has an elongated plate 55 , which prevents the condensed water 54 from flowing away via the condensed water drain 50 and into the fuel cells 42 . The sheet 55 protrudes - similar to a dam - into the operating gas supply line 51, which is designed as an axial channel, and thus blocks the rear part of the fuel cell block 41 , seen in the flow direction, from the condensed water 54 . This ensures that the function of the fuel cells 42 is not impaired by condensed water.
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